负载型金属催化剂催化4-硝基苯酚加氢研究进展

4-硝基苯酚是一种典型的有机污染物,采用催化加氢的方式将其转化为具有工业价值的4-氨基苯酚,保护环境的同时还可以创造一定的经济价值,具有重要的科学意义。本文简要介绍了近期国内外研究成果,从负载型催化剂的活性组分、载体类型、两个方面归纳总结了负载型催化剂催化4-硝基苯酚加氢反应的研究进展,并对未来的研究趋势进行了展望。     

3-硝基-1,8-萘酐的合成

研究了乙酸和乙酸酐反应体系下,利用硝酸盐对1,8-萘酐进行的硝化反应,发现在该体系当中,多数硝酸盐可以将1,8-萘酐进行硝化,最终在其3-位引入1个硝基。     

α-硝基萘在介孔结构碳化钨催化剂上的电化学还原行为

以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体，分别采用CH₄/H₂和CO/CO₂为还原碳化气氛，利用固定床气固反应法制备了两种具有介孔结构的碳化钨（WC）粉体.以WC粉末作为电催化材料制成了碳化钨粉末微电极（WC-PME），并采用循环伏安和线性扫描等方法研究了酸性溶液中两种介孔结构WC对α-硝基萘（NP）电还原过程中的电催化行为.结果表明，以CH₄/H₂为还原碳化气氛所制备的WC粉末，其制成的粉末微电极对NP具有更良好的电催化活性，这主要与该WC粉末的结构形貌及其制备后的处理工艺有关，同时该WC-PME具有良好的化学稳定性.     

负载型ZrOx/MCM-41分子筛催化α,β-不饱和醛的MPV还原反应的研究

采用Zr（NO3）4为Zr源,水为溶剂,浸渍法制备了负载型ZrOx/MCM-41介孔分子筛催化剂,考察了其在以异丙醇为氢源,苯甲醛为模型反应物,经氢转移法还原为苯甲醇的反应（MPV反应）中的催化性能,同时对样品进行XRD、N2吸附-脱附、IR、UV等表征分析,并与水合ZrO2、骨架掺杂Zr-MCM-41进行对比研究。结果表明：ZrOx/MCM-41分子筛性能最为优异,负载范围为2.5%～20%时,Zr负载量对性能影响较不明显,最佳负载量为5%;焙烧温度对性能影响较明显,最佳焙烧温度是300℃,以300℃焙烧8h的5%ZrOx/MCM-41分子筛为催化剂,在76℃、反应8h后,苯甲醛的转化率为88%,苯甲醇的选择性〉99%。该类催化剂具有较好的抗水性、抗活性组分流失性和再生性能。ZrO2负载于MCM-41上时可能形成表面Si-O-Zr-OH基团,其可能是该催化剂性能优异的主要原因,催化剂表面少量存在的NO3^-可能增加了其酸性,使其活性进一步提高。     

SiO2负载铬基催化剂催化四氢萘合成α-四氢萘酮

以硝酸铬或重铬酸钾为Cr源,采用浸渍法制备了SiO₂负载的Cr基催化剂［Cr(Ⅲ)/SiO₂和Cr(Ⅵ)/SiO₂］,并用共浸渍法制备了K₂O改性的Cr(Ⅲ)/SiO₂催化剂［K-Cr(Ⅲ)/SiO₂］。分别以叔丁基过氧化氢和O₂作氧化剂,考察了三种催化剂催化四氢萘合成α-四氢萘酮的反应性能。结果表明,以叔丁基过氧化氢作氧化剂时,Cr(Ⅲ)/SiO₂表现出最高的反应活性和选择性,K-Cr(Ⅲ)/SiO₂与Cr(Ⅵ)/SiO₂活性相近。紫外可见漫反射光谱表征结果表明,Cr(Ⅲ)/_SiO2具有最高的低价Cr物种（Cr［L］）和高价Cr物种（Cr［H］）比例,K₂O的引入抑制了Cr［L］物种的生成。推测以叔丁基过氧化氢作氧化剂时,四氢萘氧化生成α-四氢萘醇是反应速率控制步骤,Cr［L］物种可能是催化该反应的活性中心。以O₂作氧化剂时,Cr(Ⅲ)/SiO₂与Cr(Ⅵ)/SiO₂催化剂性能相近,说明O₂在相界面传质和（或）在催化剂表面吸附可能是反应的控制步骤。     

负载型纳米复合杂多酸催化α-蒎烯的环氧化反应研究

以自制的负载型纳米复合杂多酸H3PW12O40/SiO2催化剂和30%(质量分数)H2O2制备的过氧乙酸为氧化剂,研究α-蒎烯环氧化反应。试验结果表明,过氧乙酸与α-蒎烯的摩尔比为3.0,相转移催化剂四丁基溴化铵浓度为0.06 mol/L,负载型纳米复合杂多酸用量为4%(占α-蒎烯质量百分数),在三氯甲烷溶剂中反应2.0 h,反应温度在16~20℃,α-蒎烯转化率达86.53%,2,3-环氧蒎烷选择性为74.84%。     

硝基吡唑铜盐的合成与应用研究

阐述硝基吡唑铜盐的性能、合成路线、应用、现状及发展趋势，对开发特种性能含能材料催化剂有一定参考价值     

表面润湿性可控的碳纳米管负载钯催化剂及其在1,8-二硝基萘选择性加氢中的催化性能

首先通过原子转移自由基聚合技术（atom transfer radical polymerization,ATRP）在碳纳米管（CNT）表面接枝聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）,成功制备出表面润湿性可控的复合载体（CNT-PNIPAM）,并以其为载体制备Pd催化剂（Pd/CNT-PNIPAM）。采用红外光谱仪（FTIR）、热重仪（TGA）、有机元素分析仪（OEA）、差示量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和N₂吸附等手段对材料进行表征。制备的催化剂用于1,8-二硝基萘（1,8-DNN）选择性加氢反应,并研究表面化学对催化性能的影响。结果表明,CNT-PNIPAM的最低临界溶液温度（LCST）为37℃左右。利用温敏效应,CNT-PNIPAM在25℃（＜LCST）下负载Pd纳米颗粒,粒径为3.6nm±0.8nm。载体在低温下的亲水表面提高了Pd纳米颗粒在其上的分散。Pd/CNT-PNIPAM在120℃ （＞LCST）下表面润湿性发生转换。PNIPAM接枝引起催化剂表面化学性质的变化,进而使其对底物的吸附性能发生改变。Pd/CNT-PNIPAM上Pd颗粒的高度分散及其对1,8-DNN优良的吸附性能不仅使催化活性得以提高（反应速率常数k=2.1h^-1）,而且对1,8-DAN的选择性也更高（完全反应时1,8-DAN选择性达98%）。     

固定床催化4-苯基丁酸分子内酰化反应合成α-四氢萘酮

在固定床连续流动条件下,以4-苯基丁酸为原料,经分子内酰化反应合成α-四氢萘酮,考察了不同催化剂,反应温度和焙烧温度对催化剂性能的影响。结果表明,在900℃焙烧处理后的H-Beta分子筛对该反应具有较好的催化活性和稳定性,在220℃连续反应10 h,4-苯基丁酸的平均转化率达98.0%,α-四氢萘酮的平均得率为81.2%。     

负载型钴铜双金属氮化物催化氨分解研究

Co and Mo bimetallic nitrides supported on Mg（Al）O, MgO and γ-Al2O3 were prepared in temperatureprogrammed reactions with NH3. The surface morphology, chemical composition and catalytic activity for NH3 decomposition on the supported Co and Mo bimetallic nitrides were studied by X-ray diffractometer （XRD）, NH3 temperature-programmed desorption and mass spectrometer （NH3-TPD-MS）, temperature-programmed desorption and mass spectrometer （TPD-MS）, H2 temperature-programmed surface reaction （H2-TPSR） and activity test. The phases of Co3Mo3N and MoN could be formed on Mg（Al）O, MgO and Al2O3 during the nitridation, and they might be more uniformly dispersed on Mg（Al）O and MgO than on γ-Al2O3. Transition metallic nitrides are generally considered as potential catalysts for hydrogen-involving reactions due to the entrance of hydrogen atoms into subsurface and the lattice of metallic nitrides. The diffusion of nitrogen in the bulk and the structure transformation of Co and Mo nitride compounds occur during NH3-TPD, but the supported Co and Mo bimetallic nitrides are not easily reduced at H2 atmosphere. Co3Mo3N/Mg（Al）O catalyst exhibits the highest activity, while Co3Mo3N/Al2O3 exhibits the lowest activity for NH3 decomposition. Furthermore, the catalytic activity of Co and Mo bimetallic nitrides is not only much higher than that of supported single metallic nitride, but also highly dependent upon the surface acidity and BET surface area of support.     

介孔分子筛的制备及催化合成2-三氟甲氧基-5-硝基苯胺

采用直接合成法制备出由MCM-41介孔分子筛负载SO3H的催化剂,测定了催化剂表面的酸中心组成,并考察了不同工艺条件下邻三氟甲氧基苯胺区域选择性硝化的催化性能。用硫酸钡重量法、TEM和N2吸附-脱附表征了MCM-41-SO3H的结构。结果表明,MCM-41-SO3H保持了MCM-41的介孔结构,BET表面积高达560 m2/g,表面含有质子酸中心;得到最佳的工艺条件:m(邻三氟甲氧基苯胺)/m(催化剂)=32,n(硝酸)/n(邻三氟甲氧基苯胺)=3.0,反应温度65°C,反应时间3 h,邻三氟甲氧基苯胺转化率为93.5%,2-三氟甲氧基-5-硝基苯胺含量达到84.2%。催化剂焙烧温度290°C,催化剂重复使用6次仍保持较高活性。     

中孔分子筛催化2-甲氧基萘的酰基化反应的研究

制备了MCM - 41、SO2 -4 MCM 41和BO3-3 MCM 413种中孔分子筛催化剂 ,并采用XRD、FT -IR及Hammett指示剂法对其结构及酸强度进行了表征。将其用于催化 2 甲氧基萘的傅 -克酰基化反应 ,结果证明 ,BO3-3 MCM 41的催化效果最佳。在w(BO3-3 MCM 41)∶w(2 甲氧基萘 ) =1 0∶1 6,n(2 甲氧基萘 )∶n(乙酰氯 ) =1∶8,反应温度 5 6～ 5 8℃ ,反应时间 2 4h的较佳工艺条件下 ,2 甲氧基萘转化率≥ 78 3 % ,目标产物选择性≥ 99 7%。     

4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的合成工艺改进

摘要：以苊为原料,NaBr/CeCl3.7H2O/H2O2为溴化试剂,得到5-溴苊,再用Al(NO3)3.9H2O/CH3COOH硝化,得到4-溴-5-硝基苊,进一步以醋酸钴/醋酸锰/N-羟基邻苯二甲酰亚胺/氧气为氧化剂,制备得到萘酰亚胺类荧光染料的重要中间体4-溴-5-硝基-1,8-萘酐。考察了原料配比、反应温度、时间以及溶剂对反应收率的影响,优选的最佳反应条件为：溴化反应温度25 ℃,反应时间3h,物质的量之比为n（苊）∶n（七水氯化铈）∶n（溴化钠）= 2∶1∶2.4,收率86.4%;硝化反应温度45 ℃,反应时间8h,物质的量之比为n（5-溴苊）∶n（九水硝酸铝）= 1∶1.2,收率88.4%;氧化反应温度110 ℃,反应时间5h,物质的量之比为n（醋酸钴）∶n（醋酸锰）∶n（N-羟基邻苯二甲酰亚胺）∶n（4-溴-5-硝基苊）= 1.2∶0.5∶1.2∶10,收率72.3%。同时进行了初步放大实验,研究结果表明,反应扩大5~20倍后仍具有较好的收率和效果。采用该方法制备目标产物,具有原料廉价易得,反应过程温和、环保、收率高和易于工业化的特点。     

β型分子筛催化合成2,6-二异丙基萘的初步研究

合成2，6-二异丙基萘（2，6-DIPN）的原料萘和丙烯都是常见的化工原料，目前研究的重点是找到高海性和高选择性的催化剂，以及优化反应条件提高收率。在本试验中以国产的催化剂β型分子筛入手。探讨反应条件对反应结果的影响。     

4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的合成工艺改进

以苊为原料、NaBr/CeCl3?7H2O/H2O2为溴化试剂,得到5-溴苊,再用Al(NO3)3?9H2O/CH3COOH硝化,得到4-溴-5-硝基苊,进一步以醋酸钴/醋酸锰/N-羟基邻苯二甲酰亚胺/氧气为氧化剂,制备得到萘酰亚胺类荧光染料的重要中间体4-溴-5-硝基-1,8-萘酐.考察了原料配比、反应温度、时间以及...     

负载型纳米金催化剂在乙炔选择性加氢反应中的研究进展

介绍了乙炔选择性加氢制乙烯催化剂的研究和开发进展。针对负载型纳米金催化剂的发展趋势及其对乙炔加氢反应产物中乙烯的独特选择性,重点对比单金属纳米金催化剂及合金型催化剂的催化性能差异,发现合金型纳米金催化剂具有较高的乙炔转化率和稳定性。影响催化性能的主要因素有纳米粒子的大小及活性组分之间的相互协同作用。分析积炭的形成以及导致催化剂失活的原理。展望低温条件下具有高转化率与高稳定性的合金型纳米金催化剂的应用前景。     

改性HM沸石分子筛催化α-一异丙基萘异构化反应

采用正硅酸乙酯化学液相沉积法对HM分子筛进行改性,并考察了正硅酸乙酯用量、反应温度和液时空速等对α-一异丙基萘异构化制备β-一异丙基萘反应的影响.结果表明,改性后的HM分子筛的骨架结构基本不变,但分子筛孔径减小,内表面酸性适当降低.以正硅酸乙酯用量为0.6 mL/g改性得到的HM分子筛为催化剂,在反应温度为290℃,液...     

正己烷/丙酮混合溶剂中非均相催化合成α-生育酚琥珀酸酯

为了实现α-生育酚琥珀酸酯的安全、高效生产,本文以负载化4-二甲氨基吡啶（DMAP）在正己烷/丙酮混合溶剂中催化α-生育酚进行非均相酰化反应。DMAP通过N-烷基化法在硅胶表面进行共价结合负载化,100℃时DMAP的负载量达到最大值0.89mmol/g,TG/DTG表征表明共价键合的DMAP热分解温度为180～330℃,FTIR显示DMAP特征峰出现在1658cm^-1处。低毒性的正己烷/丙酮（4∶1,体积比）混合溶剂能显著提高反应物溶解性及非均相催化反应活性,在此反应体系中优化了反应条件,琥珀酸酐与α-生育酚摩尔比3∶1、反应温度55℃、反应时间21h时,α-生育酚琥珀酸酯产率达最大值91%。反应后过滤回收催化剂,硅胶负载化DMAP循环使用10次后仍保持初始活性的90%以上,滤液经简单地重结晶得到α-生育酚琥珀酸酯纯品,FTIR测试无DMAP特征峰。因此,本文方法对工业化生产α-生育酚琥珀酸酯具有良好应用前景。     

合成1,3-二硝基-2-萘甲醚的一种新方法

在微波辐射下,以2-萘酚、无水甲醇为原料,用聚乙二醇为相转移催化剂,合成2-萘甲醚.再以2-萘甲醚为原料、硝酸铈铵为硝化试剂,合成标题化合物.结果表明,最佳反应条件为:n(2-萘甲醚)∶n(硝酸铈铵)=1∶1,反应温度为50 ℃,反应时间为2 h,收率达58.9%.此法具有操作简单、无污染等优点.     

硅胶负载磷钼钒杂多酸选择性催化硝化合成5-硝基水杨酸甲酯

制备了硅胶负载Keggin型H6PMo9V3O40,并用于催化水杨酸甲酯的硝化反应;考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、硝酸用量及催化剂重复使用次数对硝化反应的影响。结果表明,该催化剂对硝化反应具有很高的催化活性和对位选择性,在优化的反应条件下,硝基水杨酸甲酯的产率为94%,p/o为6.58,5-硝基水杨酸甲酯的产率达到81.6%;催化剂回收容易,重复使用5次后,仍有很好的催化活性。